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Ruby中的线程概述-Ruby开发者

发布: 2007-8-10 10:15 | 作者: skyover | 来源: | 查看: 13次

线程概述

线程(Thread)就是指能在一个程序中处理若干控制流的功能。与OS提供的进程不同的是,线程可以共享内存空间。

Ruby中使用的线程是用户级线程,由Ruby解释器进行切换管理。其效率要低于由OS管理线程的效率,且不能使用多个CPU,这确实是它的缺点。但其优点也很明显,即可移植性很高。

线程的生成

可以使用Thread.start方法来生成新线程。其用法如下。

Thread.start { .... }

Thread.start生成新线程后,新线程会对迭代程序块进行判断。举个简单的例子来看一看线程如何运作。

程序运行后“thread1”和“thread2”交替出现,可以看出有两个无限循环在同时运作。请按下Ctrl-C来终止程序。

线程的操作

线程类的方法如下。

Thread.start {...}

Thread.new {...}

生成新线程,并对迭代程序块进行判断。返回新生成的线程对象。new是start的别名。

Thread.current

返回当前运行的线程对象。

Thread.exit

终止当前运行的线程对象。

Thread.join thread

挂起现在的线程,直到指定线程运行结束为止。

Thread.kill thread

终止指定线程的运行。

Thread.pass

将控制权显式地交给其他可运行的线程。

Thread.stop

挂起现在的线程,直到其他线程运行thread#run为止。

Thread#exit

终止receiver线程。

Thread#run

重新开启receiver线程。

Thread#stop

挂起receiver线程。

Thread#status

若receiver线程存在则返回真。若线程因错误而终止,则引发那个错误。

Thread#value

返回判断receiver迭代程序块的结果。若判断迭代程序块的过程尚未完成,则等到该线程终止为止。

线程间的同步

因为线程共享内存空间,所以使用普通的变量就可完成线程间的数据交换工作。但是为了使操作的时机得当,有必要进行同步。若同步失败会引起各种问题,如可能会一直等一个不可能出现的数据而陷入死锁状态,或接收了非预期数据导致难以查找的错误等等。

Ruby的线程库提供了两种同步方法。一种是只负责同步的Mutex,还有一种是兼管数据交接的Queue。若想使用这些库,需要在程序头部调用下列内容。

require "thread"

Mutex

Mutex是mutual-exclusion lock(互斥锁)的简称。若对Mutex加锁时发现已经处于锁定状态时,线程会挂起直到解锁为止。

在并行访问中保护共享数据时,可以使用下列代码(m是Mutex的实例)。

begin

m.lock

# 访问受m保护的共享数据

ensure

m.unlock

end

Mutex有个synchronize方法可以简化这一过程。

m.synchronize {

# 访问受m保护的共享数据

}

举个简单的例子。

若此程序中不使用Mutex加以保护的话,因为时机问题,在一个线程读取v的数值后还没来得及进行赋值的时候,另一个线程可能已经改变了v的数值。

Mutex有下列方法。

Mutex.new

生成新的互斥锁。

Mutex#lock

加锁。若已经处于加锁状态则会一直等待下去,直到解锁为止。

Mutex#unlock

解锁。若有其它等锁的线程则会让它们通过。

Mutex#synchronize

执行从获得锁到解锁全过程的迭代器。

Mutex#try_lock

获得锁。若已处于加锁状态,则返回false且不会挂起。

Queue

Queue就像一条读写数据的管道。提供数据的线程在一边写入数据,而读取数据的线程则在另一边读出数据。若Queue中没有可供读取的数据时,读取数据的线程会挂起等待数据的到来。

下面就是一个使用Queue的简单程序。

本程序中,一个线程读入一行之后,另一个线程就输出它。若把第3行改成数组,即“q = []”后,线程间失去同步,则程序无法正确运作。

Queue有下列方法。

Queue.new

生成新的Queue。

Queue.empty?

若Queue为空则返回真。

Queue.push value

向Queue添加value。

Queue.pop [non_block]

从Queue中取出数据。若参数non_block被指定为非假值而且Queue为空时,则引发错误。其他情况下,若Queue为空时,读取数据的线程会被挂起直到有新数据加入。

例题

让我们来看一看在并行处理编程领域中非常有名的“哲学家就餐”问题。

“哲学家就餐”问题就是指在下述情况下,哲学家如何取得同步的问题。

有N位哲学家围坐在圆桌旁。圆桌中间放着盛满意大利面条的大盘子。另有N把叉子分别放在每位哲学家身旁。哲学家继续思考问题,若觉得饿就会拿起两旁的叉子就餐。吃完后就将叉子放回去。这些哲学家都是绅士,即使很饿也会等到两旁都有叉子可用之后才会就餐。

运行程序后会依次显示当前的状态。各个字符所代表的意义如下。

o:

正在思考问题的哲学家

*:

正在工作的哲学家

-:

无人使用的叉子

|:

正被使用的叉子

哲学家思考的时间和就餐的时间由随机数决定。

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